(57)【要約】信号放出場の位置を特定するための、プラットフォーム（例えば、航空機）におけるジオロケーションシステムは、慣性航法システムと、信号検出器のアレイとを含む。第１サブセットの検出器は、プラットフォームの屈曲する部分にあり、第２サブセットの検出器は、プラットフォームの非可撓性の部分にある。慣性計測装置は、屈曲する部分にある検出器の夫々に隣接して配置される。ロケータモジュールは、各々の慣性計測データの関数として、屈曲する部分に位置付けられた検出器の夫々１つについての各々の速度及び各々のポジションを計算し、計算された速度と、計算されたポジションと、慣性航法データと、検出された信号データと、プラットフォームの屈曲する部分及び非可撓性の部分の間の屈曲関係を定義するデータとの関数として、放出源のポジションを決定するよう構成される。
2019509481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非可撓性の部分と屈曲する部分とを具備するプラットフォームに対して信号放出源のポジションを決定する方法であって、１つ以上のプロセッサによって実施され、
前記プラットフォームに対応する慣性航法データを受け取ることと、
前記プラットフォームに位置付けられる検出器のアレイの中の複数の信号検出器で前記信号放出源からの信号を検出することであり、前記検出器の第１サブセットが前記屈曲する部分に位置付けられ、前記検出器の第２サブセットが前記非可撓性の部分に位置付けられる、前記検出することと、
前記屈曲する部分に位置付けられる前記検出器の夫々１つの各々のポジション及び各々の速度を計算することと、
前記計算された速度と、前記計算されたポジションと、前記受け取られた慣性航法データと、前記アレイの中の前記検出器の夫々で受信された前記放出源の信号と、前記プラットフォームの前記屈曲する部分及び前記非可撓性の部分の間の屈曲関係を定義するデータとの計算された関数として、前記放出源のポジションを決定することと
を有する方法。
【請求項２】
前記放出源のポジションを決定することは、前記屈曲関係のデータに応じて前記計算から曲げ動作測定をゼロにすることを更に含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記曲げ動作測定は、前記屈曲関係のデータにおいて定義される振動モードに設定されたノッチを有するフィルタのフィルタリング動作によってゼロにされる、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記プラットフォームは航空機であり、
前記非可撓性の部分は、胴体を含み、前記屈曲する部分は、前記胴体に取り付けられた翼を含み、
前記屈曲関係のデータは、前記航空機の製造者によって定義される、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記プラットフォームは航空機であり、当該方法は、
前記航空機の胴体に１つ以上の非可撓性部分受信器を位置付けることと、
前記航空機の各々の翼に１つ以上の屈曲部分受信器を位置付けることと、
前記１つ以上の屈曲部分受信器の夫々に隣接した各々の慣性計測装置を位置付けることと
を更に有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記屈曲する部分における検出器の各々の速度及びポジションは、前記各々の慣性計測装置からの慣性計測情報の関数として計算される、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
１つ以上の屈曲部分受信器の夫々に隣接した各々の慣性計測装置から慣性計測情報を受け取ることを更に有する
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
１つ以上の屈曲部分受信器の夫々についての各々のポジション及び速度を計算することを更に有し、
前記放出源のポジションを決定することは、前記１つ以上の屈曲部分受信器の夫々についての前記計算された各々のポジション及び速度を組み込むことを更に含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
プラットフォームに対して放出源のポジションを決定する方法であって、１つ以上のプロセッサによって実施され、
前記プラットフォームに設けられた複数の受信器の夫々で前記放出源からの信号を検出することであり、前記複数の受信器のうちの１つ以上は、前記プラットフォームの非可撓性の部分に位置し、前記複数の受信器のうちの１つ以上は、前記プラットフォームの各々の屈曲する部分に位置する、前記検出することと、
前記屈曲する部分における１つ以上の受信器の夫々についての各々の慣性計測データを受け取ることと、
前記プラットフォームについての慣性航法データを受け取ることと、
前記複数の受信器の夫々で受け取れた前記放出源の信号と、前記慣性計測データと、前記慣性航法データと、前記屈曲する部分及び前記非可撓性の部分の間の屈曲関係を定義するデータとの計算された関数として、前記放出源のポジションを決定することと
を有する方法。
【請求項１０】
前記放出源のポジションを決定することは、前記屈曲関係のデータに応じて前記計算から曲げ動作測定をゼロにすることを更に含む、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記曲げ動作測定は、前記屈曲関係のデータにおいて定義される振動モードに設定されたノッチを有するフィルタのフィルタリング動作によってゼロにされる、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記プラットフォームは航空機であり、
前記非可撓性の部分は、胴体を含み、前記屈曲する部分は、前記胴体に取り付けられた翼を含み、
前記屈曲関係のデータは、前記航空機の製造者によって定義される、
請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記プラットフォームは航空機であり、当該方法は、
前記航空機の胴体に１つ以上の非可撓性部分受信器を位置付けることと、
前記航空機の各々の翼に１つ以上の屈曲部分受信器を位置付けることと、
前記１つ以上の屈曲部分受信器の夫々に隣接した各々の慣性計測装置を位置付けることと
を更に有する、
請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
１つ以上の屈曲部分受信器の夫々に隣接して位置付けられた各々の慣性計測装置から受け取られた慣性計測データの関数として、前記１つ以上の屈曲部分受信器の夫々についての各々のポジション及び速度を計算することを更に有し、
前記放出源のポジションを決定することは、前記１つ以上の屈曲部分受信器の夫々についての前記計算された各々のポジション及び速度を組み込むことを更に含む、
請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
プラットフォームに配置され、該プラットフォームに対して慣性航法データを供給するよう構成される慣性航法システムと、
前記プラットフォームに配置される信号検出器のアレイであり、該信号検出器の第１サブセットが、前記プラットフォームの屈曲する部分に配置され、前記信号検出器の第２サブセットが、前記プラットフォームの非可撓性の部分に配置され、夫々の信号検出器が、信号放出源から受信された信号についての検出された信号データを供給するよう構成される、前記信号検出器のアレイと、
前記非可撓性の部分における１つ以上の信号検出器の夫々に隣接して配置された各々の慣性計測装置であり、夫々の慣性計測装置は、隣接した信号検出器についての各々の慣性計測データを供給するよう構成される、前記各々の慣性計測装置と、
１つ以上のプロセッサによって実施され、前記慣性航法システム、前記慣性計測装置及び前記信号検出器へ結合されるロケータモジュールと
を有し、
前記ロケータモジュールは、
前記各々の慣性計測データの関数として、前記屈曲する部分における検出器の夫々の１つの各々のポジション及び各々の速度を計算し、
前記計算された速度と、前記計算されたポジションと、前記慣性航法データと、前記検出された信号データと、前記プラットフォームの前記屈曲する部分及び前記非可撓性の部分の間の屈曲関係を定義するデータとの関数として、前記放出源のポジションを決定する
よう構成される、ジオロケーションシステム。
【請求項１６】
前記ロケータモジュールは、前記屈曲関係のデータに応じて前記計算から曲げ動作測定をゼロにすることによって、前記信号放出源のポジションを決定するよう更に構成される、
請求項１５に記載のジオロケーションシステム。
【請求項１７】
前記曲げ動作測定は、前記屈曲関係のデータにおいて定義される振動モードに設定されたノッチを有するフィルタのフィルタリング動作によってゼロにされる、
請求項１６に記載のジオロケーションシステム。
【請求項１８】
前記プラットフォームは航空機であり、
前記非可撓性の部分は、胴体を含み、前記屈曲する部分は、前記胴体に取り付けられた翼を含み、
前記屈曲関係のデータは、前記航空機の製造者によって定義される、
請求項１５に記載のジオロケーションシステム。
【請求項１９】
前記プラットフォームは航空機であり、
前記非可撓性の部分の受信器は、前記航空機の胴体に位置付けられ、
前記屈曲する部分の受信器は、前記航空機の各々の翼に位置付けられ、
前記各々の慣性計測装置は、前記屈曲する部分の受信器の夫々に隣接して位置付けられる、
請求項１５に記載のジオロケーションシステム。
【請求項２０】
前記ロケータモジュールは、変形されたＴＤＯＡ関数及び変形されたＦＤＯＡ関数を、前記複数の受信器の夫々で受信された信号に適用することによって、前記放出源のポジションを決定するよう更に構成され、
ＴＤＯＡ関数及びＦＤＯＡ関数は、前記屈曲関係のデータ及び前記慣性計測装置のデータを用いて変形される、
請求項１５に記載のジオロケーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
政府支援
本発明は、全体として又は部分的に、合衆国政府からの受注番号ＦＡ８６２５−１１−Ｃ−６６００によって支援され、政府の財政的支援は、国防総省からである。合衆国政府は、本発明において一定の権利を有している。
【０００２】
しばしば、航空機は、無線周波数（radio  frequency）（ＲＦ）放出源、例えば、レーダー基地のジオロケーションを決定する必要がある。図１．１〜１．３（夫々航空機１００の側面図、上面図、及び正面図）に示されるように、複数のアンテナ、すなわち、信号受信器１０４．１〜１０４．４が航空機１００において設けられる。２つのアンテナ１０４．１及び１０４．２は、胴体１０８に設けられ、一方、残り２つのアンテナ１０４．３及び１０４．４は、各々の翼１１２．１及び１１２．２に設けられる。アンテナ１０４は、例えばレーダー基地のような放出源から送信される信号を検出するよう設けられる。加えて、慣性航法システム（Inertial  Navigation  System）（ＩＮＳ）１１６（その動作はよく知られている。）が航空機１００において設けられ、そして、航空機１００に対してレーダー基地の位置を決定するよう、アンテナによって検出された信号と組み合わせて使用される。
【０００３】
なお、最新の航空機１００の翼１１２は、図１．３に示される矢印Ｗによって表されるように、胴体１０８に対して大いに動き得る。例えばボーイング７６７（約１５８フィートの翼長を有して約１６６フィートの長さがある。）のような航空機について、翼の先端は約数インチ“屈曲する”又は動くことができる。これは、レーダー基地の放出の典型的なＲＦ波長に相当する。結果として、翼にあるアンテナ１０４で受信される信号は、胴体１０８において取り付けられたアンテナに対する翼１１２の屈曲に起因して、有意なエラーを、変位として、位置の決定に導入しうる。
【０００４】
翼の屈曲により、既知のジオロケーションシステムは、緩和された要件、すなわち、精度を下げた要件を与えられてきた。そして／あるいは、基線を短くするために、より短く且つより硬い翼を備えたプラットフォームに制限されてきた。
【０００５】
然るに、必要とされるものは、可撓性のプラットフォームにおけるアンテナによって検出される信号放出局の位置の決定をより正確にする方法である。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の一実施形態において、１つ以上のプロセッサによって実施され、非可撓性の部分と屈曲する部分とを具備するプラットフォームに対して信号放出源のポジションを決定する方法は、前記プラットフォームに対応する慣性航法データを受け取ることと、前記プラットフォームに位置付けられる検出器のアレイの中の複数の信号検出器で前記信号放出源からの信号を検出することであり、前記検出器の第１サブセットが前記屈曲する部分に位置付けられ、前記検出器の第２サブセットが前記非可撓性の部分に位置付けられる、前記検出することと、前記屈曲する部分に位置付けられる前記検出器の夫々１つの各々のポジション及び各々の速度を計算することと、前記計算された速度と、前記計算されたポジションと、前記受け取られた慣性航法データと、前記アレイの中の前記検出器の夫々で受信された前記放出源の信号と、前記プラットフォームの前記屈曲する部分及び前記非可撓性の部分の間の屈曲関係を定義するデータとの計算された関数として、前記放出源のポジションを決定することとを有する。
【０００７】
記放出源のポジションを決定することは、前記屈曲関係のデータに応じて前記計算から曲げ動作測定をゼロにすることを更に含んでよい。
【０００８】
加えて、前記曲げ動作測定は、前記屈曲関係のデータにおいて定義される振動モードに設定されたノッチを有するフィルタのフィルタリング動作によってゼロにされてよい。
【０００９】
一実施形態において、前記プラットフォームは航空機であり、前記非可撓性の部分は、胴体を含み、前記屈曲する部分は、前記胴体に取り付けられた翼を含み、前記屈曲関係のデータは、前記航空機の製造者によって定義される。
【００１０】
本発明の実施形態に従うジオロケーションシステムは、プラットフォームに配置され、該プラットフォームに対して慣性航法データを供給するよう構成される慣性航法システム（ＩＮＳ）と、前記プラットフォームに配置される信号検出器のアレイであり、該信号検出器の第１サブセットが、前記プラットフォームの屈曲する部分に配置され、前記信号検出器の第２サブセットが、前記プラットフォームの非可撓性の部分に配置され、夫々の信号検出器が、信号放出源から受信された信号についての検出された信号データを供給するよう構成される、前記信号検出器のアレイと、前記非可撓性の部分における１つ以上の信号検出器の夫々に隣接して配置された各々の慣性計測装置（inertial  measurement  unit）（ＩＭＵ）であり、夫々の慣性計測装置は、隣接した信号検出器についての各々の慣性計測データを供給するよう構成される、前記各々の慣性計測装置と、１つ以上のプロセッサによって実施され、前記慣性航法システム、前記慣性計測装置及び前記信号検出器へ結合されるロケータモジュールとを含む。前記ロケータモジュールは、前記各々の慣性計測データの関数として、前記屈曲する部分における検出器の夫々の１つの各々のポジション及び各々の速度を計算し、前記計算された速度と、前記計算されたポジションと、前記慣性航法データと、前記検出された信号データと、前記プラットフォームの前記屈曲する部分及び前記非可撓性の部分の間の屈曲関係を定義するデータとの関数として、前記放出源のポジションを決定するよう構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明の少なくとも１つの実施形態の様々な態様は、添付の図を参照して以下で説明される。明らかなように、説明の簡単及び明りょうさのために、図面に示される要素は、必ずしも正確に又は実寸通りに描かれていない。例えば、いくつかの要素の寸法は、明りょうさのために、他の要素に対して誇張されることがあり、あるいは、いくつかの物理コンポーネントは、１つの機能ブロック又は要素に含まれることがある。更に、必要に応じて、参照符号は、対応する又は同じ要素を示すよう図面の中で繰り返されることがある。明りょうさのために、全てのコンポーネントが全ての図面で符号を付されるというわけではない。図は、例示及び説明を目的として与えられており、本発明の制限の定義として意図されない。
【００１２】
【図１．１】当該技術で知られている、ジオロケーションを決定するための従来のプラットフォームを表す。
【図１．２】当該技術で知られている、ジオロケーションを決定するための従来のプラットフォームを表す。
【図１．３】当該技術で知られている、ジオロケーションを決定するための従来のプラットフォームを表す。
【図２】当該技術で知られている、ジオロケーションを決定するための従来のプラットフォームを表す。
【００１３】
【図３】本発明の実施形態に従うプラットフォームである。
【００１４】
【図４】本発明の実施形態の機能ブロック図である。
【００１５】
【図５】本発明の実施形態に従う方法のフローチャートである。
【００１６】
【図６】本発明の実施形態の機能ブロック図である。
【００１７】
【図７】本発明の実施形態の機能ブロック図である。
【００１８】
【図８】本発明の実施形態の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の詳細な説明において、多数の具体的な詳細は、本発明の実施形態のより完全な理解を提供するために示されている。当業者に明らかなように、本発明のそれらの実施形態は、それらの具体的な詳細のいずれにもよらずとも実施され得る。他の事例では、よく知られている方法、プロシージャ、コンポーネント及び構造は、本発明の実施形態を不明りょうにしないように、詳細には記載されないことがある。
【００２０】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、以下の説明において示されるか又は図面に表されているコンポーネントの配置及び構成の詳細に制限されないことが理解されるべきである。本発明は、様々な方法で実施若しくは実行されること又は他の実施形態が可能である。また、ここで用いられている表現及び用語は、単に記載のためであり、制限的なものとして見なされるべきではないことが理解されるべきである。
【００２１】
明らかなように、明りょうさのために別個の実施形態と関連して記載されている本発明の特定の特徴は、単一の実施形態と組み合わせて与えられてもよい。反対に、簡潔さのために単一の実施形態と関連して記載されている本発明の様々な特徴は、別々に又は何らかの適切な部分組み合わせにおいて与えられてもよい。
【００２２】
これより図２を参照すると、知られているように、信号放出場所、例えば、レーダー基地２００から受信される信号は、アンテナ１０４によって検出される。１つのアプローチでは、知られている到着時間差（time  difference  of  arrival）（ＴＤＯＡ）及び到着周波数差（frequency  difference  of  arrival）（ＦＤＯＡ）計測及び推定が適用される。このアプローチでは、仮想信号線Ｒ２及びＲ１に沿ったパルスＲＦ信号の到着時間差τは、短い時間にわたって連続して測定される。この時間中に、τの変化の時間レートも決定され、ＦＤＯＡが取り出される。しかし、ＴＤＯＡ及びＦＤＯＡの推定は、基線ベクトルｂのポジション及び速度を必要とする。このとき、基線ベクトルｂは、示されているように、アンテナ１０４の夫々の間の変位である。動作において、慣性航法情報は、次に従って位置を決定するよう、基線ベクトルｂ及びその時間微分を決定するために使用される：
【数１】
2019509481.tif 000003
【００２３】
しかし、基線ベクトルｂが柔軟である、すなわち、その長さ及び方向が、信号が検出されている最中に変化する、場合に、この場合には、フライト中の翼１１２の動きに起因して、慣性航法情報しか使用しないことで、基線ベクトルｂ及びその時間微分が正確に計算され得ないことがあり、よって、誤った位置検出がもたらされる。
【００２４】
これより図３を参照すると、本発明の一実施形態において、航空機１００を用いて例示されている単一のプラットフォームによれば、アンテナアセンブリ３０４．１〜３０４．４の組が航空機１００において設けられる。２つのアンテナアセンブリ、すなわち、前方アンテナアセンブリ３０４．１及び船尾アンテナアセンブリ３０４．２は、胴体１０８に設けられ、一方、残り２つのアンテナ、すなわち、左舷アンテナアセンブリ３０４．３及び右舷アンテナアセンブリ３０４．４は、各々の翼１１２．１及び１１２．２に設けられる。アンテナアセンブリ３０４は、例えば図２のレーダー基地２００のような放出源から送信される信号を検出し、検出された信号に関する情報又はデータを供給するよう設けられる。“アンテナアセンブリ”との言及は、当業者に知られているその検出又は受信機能を実行するのに必要なあらゆる処理コンポーネントに加えてアンテナ構造自体を含む点が留意されるべきである。それらの処理コンポーネントは、それらが本発明の理解と密接な関係になく、且つ、当業者に既に理解されているということで、ここで全く詳細には図示も記載もされない。“アンテナ”、“複数のアンテナ”、“受信器”、“複数の受信器”、“検出器”又は“複数の検出器”とのここでの言及は、“アンテナアセンブリ”及びその信号検出又は信号受信機能に言及している。
【００２５】
当然ながら、前方アンテナアセンブリ３０４．１及び船尾アンテナアセンブリ３０４．２は、比較的硬い構造、すなわち、胴体にあり、従って、それらの間の距離は変化しない。それらの構造から翼にあるアンテナアセンブリ３０４．３及び３０４．４までの基線は、しかしながら、翼の動きに起因して、特にフライト中に、変化しうる。
【００２６】
本発明の一実施形態において、左舷及び右舷の夫々の慣性計測装置（ＩＭＵ）３０８．１及び３０８．２は、翼１１２の動きを、従って、左舷アンテナアセンブリ３０４．３及び右舷アンテナアセンブリ３０４．４の動きを検知及びナビゲートするよう、翼端のアンテナアセンブリ３０４．３及び３０４．４の隣に夫々設置される。ＩＭＵ３０８からの情報はロケータモジュール３１２によって処理され、翼１１２の屈曲によって導入されるポジション及び速度を決定するために使用される。翼１１２の屈曲は、さもなければ、上述されたように、基線の動きの正確な計測が正確に計算されることを妨げる。
【００２７】
これより図４を参照すると、ロケータモジュール３１２は、ＩＮＳ１１６並びに左舷ＩＭＵ３０８．１及び右舷ＩＭＵ３０８．２から入力を受け取り、出力をジオロケーションプロセッサ３１６へ供給する。ジオロケーションプロセッサ３１６は、アンテナ３０４．１、３０４．２、３０４．３及び３０４．４からのＲＦ信号データとともにロケータモジュール３１２から運動データをとり、ジオロケーションソリューションを形成する。ジオロケーションプロセッサ３１６は、ジオロケーションソリューションを推定するために、ＴＤＯＡ及びＦＤＯＡの計測とともに、アンテナ３０４の相対的なポジション及び速度を使用する。ロケータモジュール３１２は、後述される機能を実施するのに必要な１つ以上の適切にプログラムされたプロセッサ及び周辺機器を含む。
【００２８】
本発明の一実施形態において、図５を参照すると、方法５００は、ステップ５０４で、２つの“屈曲する”又は“動く”アンテナ３０４．３及び３０４．４についてのＩＭＵデータを受け取ることを含む。続いて、ステップ５０８で、プラットフォーム、すなわち、航空機１００についてのＩＮＳデータが受け取られる。翼における２つの屈曲するアンテナ３０４．３及び３０４．４のポジション及び速度は、ステップ５１２で、ＩＭＵデータ及びＩＮＳデータを用いて計算され、一方、堅固に分離されたアンテナ３０４．１及び３０４．２のポジション及び速度も、ステップ５１６で計算される。基線又は基線レートは、ステップ５２０で、ステップ５１２及び５１６の計算の結果を用いて計算される。ステップ５２４で、全てのアンテナで検出された信号が受信され、ＴＤＯＡ及びＦＤＯＡは、ステップ５２８で、測定及び推定される。最後に、放出源のジオロケーションがステップ５３２で推定される。
【００２９】
更に具体的には、図６の機能ブロック図に示されるように、ロケータモジュール３１２は左舷ストラップダウンモジュール６０４．１を含む。左舷ストラップダウンモジュール６０４．１は、左舷ＩＭＵ３０８．１からの出力を受け取り、繰り返し、左舷トランスファー／アライメント（Transfer/Alignment）（ＴＸＡ）カルマンフィルタ６０８．１とともに、情報をジオロケーションプロセッサ３１６（図６には図示せず。）へ供給する。同様に、右舷ＩＭＵ３０８．２からの出力を受け取り、繰り返し、右舷ＴＸＡカルマンフィルタ６０８．２とともに、情報をジオロケーションプロセッサ３１６へ供給する右舷ストラップダウンモジュール６０４．２が含まれる。左舷ＴＸＡカルマンフィルタ６０８．１及び右舷ＴＸＡカルマンフィルタ６０８．２の夫々はまた、プラットフォームＩＮＳ１１６から出力を受け取る。ロケータモジュール３１２は、剛性レバーアーム補償（前方）モジュール６１２．１及び剛性レバーアーム補償（船尾）モジュール６１２．２を更に含む。それらの夫々は、プラットフォームＩＮＳ１１６からデータを受け取り、各々の出力をジオロケーションプロセッサ３１６へ供給する。
【００３０】
ストラップダウンモジュール６０４の夫々は、ポジション、速度及び姿勢を計算するようＩＭＵ計測を組み込む、慣性航法の当業者によく知られている一連のナビゲーションアルゴリズムを実装する。ＴＸＡカルマンフィルタ６０８は、各々のＩＭＵ３０８及びＩＮＳ１１６のナビゲーションソリューションを比較し、各々のストラップダウンモジュール６０４へ返す補正を生成する機能を実装する。加えて、ＴＸＡカルマンフィルタ６０８の夫々は、カルマンフィルタ測定更新機能において曲げ動作測定を“ゼロにする”ノッチフィルタ機能を更に実装する。フィルタノッチは、翼構造の屈曲に関する製造者から提供された情報を用いて、振動モードに設定される。このプロセスは、補正を生成するようカルマンフィルタによって使用される計算された残余から曲げ動作を析出する。これによらないと、ＩＭＵが検知するよう意図される真の曲げ動作は、カルマンフィルタによってエラーとして解釈され、カルマンフィルタに曲げ動作をナビゲーションソリューションから除こうと試みさせる。
【００３１】
有利なことに、本発明の実施形態は、残余を計算するプロセスを実装する。残余は、次いで、ＩＭＵに基づくナビゲーションソリューションの補正を生成するために使用され得る。残余決定は、拡張カルマンフィルタ処理に加えられる。
【００３２】
これより図７を参照すると、夫々のカルマンフィルタ６０８の中で、プラットフォームＩＮＳ１１６によって決定されたプラットフォームポジション及び速度７０４はＩＮＳエラーを含む。各々のストラップダウンモジュール６０４から受け取られたＩＭＵポジション及び速度７０８は、ＩＮＳ１１６によって検知されなかった曲げ動作及びＩＭＵエラーを含む。ＩＮＳナビゲーションソリューションとＩＭＵに基づくナビゲーションソリューションとの間の差７１２は、残余７１６と呼ばれ、ＩＮＳエラーと、ＩＭＵエラーと、屈曲から生じる両者間の非共通運動とから成る。上記のように、適切に計算されない場合には、曲げ運動は、残余を非常に大きくし、ＴＸＡカルマンフィルタ性能に対して悪影響を持たせうる。ノッチフィルタ７２０は、カルマンフィルタ設計内で、フレックスモード周波数で機能し、残余に対する屈曲の寄与を大いに小さくし、有利なことには、システムの正確さを高める。残余を曲げ運動測定成分から“ゼロにする”ことは、カルマンフィルタがより良い性能のためにチューニングされること可能にし、屈曲の影響が除かれたフィルタ処理された残余情報７２４をもたらす。結果として、ストラップダウンモジュール６０４によって繰り返し使用されるためのＴＸＡカルマンフィルタ測定の更新７２８は、より正確である。ゼロにする頻度（nulling  frequencies）は、例えば、翼構造に関する製造者から提供される情報を用いて、翼の振動モードを含むが、それに限られない。
【００３３】
図８に示されるように、本発明の一実施形態において、ロケータモジュール３１２は、１つの非制限的な実施形態で、マイクロプロセッサ又は中央演算処理装置（Central  Processing  Unit）（ＣＰＵ）８０４と、リードオンリーメモリ（Read  Only  Memory）（ＲＯＭ）デバイス８０８と、ランダムアクセスメモリ（Random  Access  Memory）（ＲＡＭ）デバイス８１２と、記憶デバイス８１６と、Ｉ／Ｏデバイス８２０と、バス８２４とを含む。図示されるように、それらのデバイスは、バス８２４を用いてお互いと通信する。デバイス間で及びバス８２４にわたって通信するためのプロトコルは、多数の既知のプロトコルのうちのいずれか１つであることができる。更に、１つのバスしか示されていないが、当業者であれば、複数のバスが実装されてよいと理解するだろう。このとき、特定のデバイスのみが、お互いと通信する各々のバス上にあり、いくつかのデバイスは、他と同じバス上になくてよい。更に、ここでは図示されないが、当業者に理解されるように、例えば、電源又は有線若しくは無線ネットワーク接続のような、デバイスの適切な動作のために必要な補助的なデバイスがある。
【００３４】
本発明の実施形態は、翼に置かれている検出器の屈曲又は動きを補償することによって、信号を送信しているエンティティの位置を決定することにおける精度を向上させる。有利なことに、エラーであると従前考えられてきたもの、すなわち、翼における検出器の動きは、検出器の動きが精度に影響を及ぼさずにジオロケーションシステムへ相当の追加の可観測性を提供するので、この場合に利点である。
【００３５】
また更には、本発明の実施形態は、全てのアンテナが単一のプラットフォーム、例えば、上記の説明における航空機１００、にあり、航空機ＩＮＳとアンテナとの間のレバーアーム、すなわち、翼、のうちの少なくとも１つが柔軟であるところのジオロケーションシステムを提供する。本解決法は、屈曲を補償するのに必要とされるポジション及び速度の情報を提供するためにＩＭＵが使用され得るということで、多種多様なプラットフォームにアンテナを位置付けることを可能にする。
【００３６】
上記のシステム及び方法の様々な実施形態は、デジタル電子回路において、コンピュータハードウェア、ファームウェア、及び／又はソフトウェアにおいて、実装されてよい。実装は、コンピュータプログラム製品、すなわち、情報担体において有形に具現されたコンピュータプログラム、としてであることができる。実装は、例えば、データ処理装置による実行のために、又はデータ処理装置の動作を制御するために、機械読み出し可能な記憶デバイス内及び／又は伝播される信号内にあることができる。実装は、例えば、プログラム可能なプロセッサ、コンピュータ及び／又は複数のコンピュータであることができる。
【００３７】
上記の実施形態は、ここで記載される機能を得るよう少なくとも１つのメモリからプログラムステップを実行する少なくとも１つのプロセッサを用いるコンピュータ実装システムを概して表すが、目下記載されている方法は、ソフトウェアやファームウェアの使用を介して実装されるか、あるいは、代替的に、専用のハードウェアとして、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field  programmable  gate  array）（ＦＰＧＡ）若しくは特定用途向け集積回路（application  specific  integrated  circuit）（ＡＳＩＣ）において、又は何らかの他のカスタムハードウェア実装として、実装されてよいことが認識されるべきである。
【００３８】
本発明は、単なる一例として与えられており、本発明の適用範囲を制限するよう意図されないその実施形態の非制限的な詳細な説明を用いて、記載されていることが理解されるべきである。一実施形態に関して記載される特徴及び／又はステップは、他の実施形態とともに使用されてよく、本発明の全ての実施形態は、実施形態のうちの１つに関して記載されるか又は特定の図に示される特徴及び／又はステップの全てを有するというわけではない。記載される実施形態の変形は、当業者に想到可能である。
【００３９】
例えば、アンテナアセンブリ３０４．３、３０４．４及びＩＭＵ３０８．１、３０８．２は、別個のデバイスとして記載されているが、両方の機能が組み込まれている単一の結合デバイスが実施されてよいと考えられる。
【００４０】
上記の実施形態は、構造、動作、又は本発明に必須でなく且つ例として記載されている行動及び動作の詳細を含む点が留意されるべきである。ここで記載される構造及び／又は動作は、当該技術で知られているように、たとえ構造又は動作が異なっているとしても、同じ機能を実施する同等物によって置換可能である（例えば、本発明のプロセッサによって実行されるように記載されている機能のうちの少なくともいくつかを実行するための複数の専用のデバイスの使用）。従って、本発明の適用範囲は、特許請求の範囲で使用されている要素及び限定によってのみ制限される。
【００４１】
本開示の多くの代替及び変更は、きっと、上記の説明を読んだ後に当業者に明らかになるが、実例として図示及び記載されている特定の実施形態は、決して、限定であると見なされるよう意図されないことが理解されるべきである。更に、主題は、特定の実施形態を参照して記載されているが、本開示の精神及び適用範囲の中にある変形は、当業者に想到可能である。上記の例は、単に説明のために与えられており、決して本開示の限定として見なされるべきでないことが知られる。
【００４２】
本開示は、特定の手段、用具、及び実施形態を参照してここで記載されてきたが、本開示は、ここで開示されている事項に制限されるよう意図されない。むしろ、本開示は、添付の特許請求の範囲の適用範囲内にあるような、全ての機能上同等の構造、方法及び使用にまで及ぶ。
【図１．１】
2019509481.tif 000004
【図１．２】
2019509481.tif 000005
【図１．３】
2019509481.tif 000006
【図２】
2019509481.tif 000007
【図３】
2019509481.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月10日(2018.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非可撓性の部分と屈曲する部分とを具備するプラットフォームに対して信号放出源のポジションを決定する方法であって、１つ以上のプロセッサによって実施され、
前記プラットフォームに対応する慣性航法データを受け取ることと、
前記プラットフォームにアレイ状に位置付けられる複数の検出器で前記信号放出源からの信号を検出することであり、前記複数の検出器のうちの第１サブセットの検出器が前記屈曲する部分に位置付けられ、前記複数の検出器のうちの第２サブセットの検出器が前記非可撓性の部分に位置付けられる、前記検出することと、
前記第１サブセットの検出器の夫々１つの各々のポジション及び各々の速度を計算することと、
前記計算された速度と、前記計算されたポジションと、前記受け取られた慣性航法データと、前記複数の検出器の夫々で前記信号放出源から受信された前記信号と、前記プラットフォームの前記屈曲する部分及び前記非可撓性の部分の間の屈曲関係を定義するデータとの計算された関数として、前記信号放出源のポジションを決定することと
を有する方法。
【請求項２】
前記信号放出源のポジションを決定することは、前記屈曲関係を定義する前記データに応じて前記計算された関数から曲げ動作測定をゼロにすることを更に含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記曲げ動作測定は、前記屈曲関係を定義する前記データにおいて定義される振動モードに設定されたノッチを有するフィルタのフィルタリング動作によってゼロにされる、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記プラットフォームは航空機であり、
前記非可撓性の部分は、胴体を含み、前記屈曲する部分は、前記胴体に取り付けられた翼を含み、
前記屈曲関係を定義する前記データは、前記航空機の製造者によって定義される、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記プラットフォームは航空機であり、当該方法は、
前記非可撓性の部分に含まれる前記航空機の胴体に前記第２サブセットの検出器を位置付けることと、
前記屈曲する部分に含まれる前記航空機の各々の翼に前記第１サブセットの検出器を位置付けることと、
前記第１サブセットの検出器の夫々に隣接した各々の慣性計測装置を位置付けることと
を更に有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１サブセットの検出器の夫々１つの各々の速度及びポジションは、前記各々の慣性計測装置からの慣性計測情報の関数として計算される、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１サブセットの検出器の夫々に隣接した各々の慣性計測装置から慣性計測情報を受け取ることを更に有する
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
プラットフォームに対して放出源のポジションを決定する方法であって、１つ以上のプロセッサによって実施され、
前記プラットフォームに設けられた複数の受信器の夫々で前記放出源からの信号を検出することであり、前記複数の受信器のうちの１つ以上は、前記プラットフォームの非可撓性の部分に位置し、前記複数の受信器のうちの１つ以上は、前記プラットフォームの各々の屈曲する部分に位置する、前記検出することと、
前記屈曲する部分における１つ以上の受信器の夫々についての各々の慣性計測データを受け取ることと、
前記プラットフォームについての慣性航法データを受け取ることと、
前記複数の受信器の夫々で前記放出源から受け取れた前記信号と、前記慣性計測データと、前記慣性航法データと、前記屈曲する部分及び前記非可撓性の部分の間の屈曲関係を定義するデータとの計算された関数として、前記放出源のポジションを決定することと
を有する方法。
【請求項９】
前記放出源のポジションを決定することは、前記屈曲関係を定義する前記データに応じて前記計算された関数から曲げ動作測定をゼロにすることを更に含む、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記曲げ動作測定は、前記屈曲関係を定義する前記データにおいて定義される振動モードに設定されたノッチを有するフィルタのフィルタリング動作によってゼロにされる、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記プラットフォームは航空機であり、
前記非可撓性の部分は、胴体を含み、前記屈曲する部分は、前記胴体に取り付けられた翼を含み、
前記屈曲関係を定義する前記データは、前記航空機の製造者によって定義される、
請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記プラットフォームは航空機であり、当該方法は、
前記非可撓性の部分に含まれる前記航空機の胴体に前記複数の受信器のうちの１つ以上を位置付けることと、
前記屈曲する部分に含まれる前記航空機の各々の翼に前記複数の受信器のうちの１つ以上を位置付けることと、
前記屈曲する部分における１つ以上の受信器の夫々に隣接した各々の慣性計測装置を位置付けることと
を更に有する、
請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記屈曲する部分における１つ以上の受信器の夫々に隣接して位置付けられた各々の慣性計測装置から受け取られた慣性計測データの関数として、前記屈曲する部分における１つ以上の受信器の夫々１つについての各々のポジション及び速度を計算することを更に有し、
前記放出源のポジションを決定することは、前記屈曲する部分における１つ以上の受信器の夫々１つについての前記計算された各々のポジション及び速度を組み込むことを更に含む、
請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
プラットフォームに配置され、該プラットフォームに対して慣性航法データを供給するよう構成される慣性航法システムと、
前記プラットフォームに配置される信号検出器のアレイであり、該アレイの中の第１サブセットの信号検出器が、前記プラットフォームの屈曲する部分に配置され、前記アレイの中の第２サブセットの信号検出器が、前記プラットフォームの非可撓性の部分に配置され、夫々の信号検出器が、信号放出源から受信された信号についての検出された信号データを供給するよう構成される、前記信号検出器のアレイと、
複数の慣性計測装置であり、該複数の慣性計測装置の夫々が前記第１サブセットの信号検出器の夫々に隣接して配置され、夫々の慣性計測装置は、当該慣性計測装置に隣接した信号検出器についての各々の慣性計測データを供給するよう構成される、前記複数の慣性計測装置と、
１つ以上のプロセッサによって実施され、前記慣性航法システム、前記複数の慣性計測装置及び前記信号検出器へ結合されるロケータモジュールと
を有し、
前記ロケータモジュールは、
前記各々の慣性計測データの関数として、前記第１サブセットの検出器の夫々の１つの各々のポジション及び各々の速度を計算し、
前記計算された速度と、前記計算されたポジションと、前記慣性航法データと、前記検出された信号データと、前記プラットフォームの前記屈曲する部分及び前記非可撓性の部分の間の屈曲関係を定義するデータとの関数として、前記信号放出源のポジションを決定する
よう構成される、ジオロケーションシステム。
【請求項１５】
前記ロケータモジュールは、前記屈曲関係を定義する前記データに応じて前記計算された関数から曲げ動作測定をゼロにすることによって、前記信号放出源のポジションを決定するよう更に構成される、
請求項１４に記載のジオロケーションシステム。
【請求項１６】
前記曲げ動作測定は、前記屈曲関係を定義する前記データにおいて定義される振動モードに設定されたノッチを有するフィルタのフィルタリング動作によってゼロにされる、
請求項１５に記載のジオロケーションシステム。
【請求項１７】
前記プラットフォームは航空機であり、
前記非可撓性の部分は、胴体を含み、前記屈曲する部分は、前記胴体に取り付けられた翼を含み、
前記屈曲関係を定義する前記データは、前記航空機の製造者によって定義される、
請求項１４に記載のジオロケーションシステム。
【請求項１８】
前記プラットフォームは航空機であり、
前記第２サブセットの信号検出器は、前記非可撓性の部分に含まれる前記航空機の胴体に位置付けられ、
前記第１サブセットの信号検出器は、前記屈曲する部分に含まれる前記航空機の各々の翼に位置付けられ、
前記複数の慣性計測装置の夫々は、前記第１サブセットの信号検出器の夫々に隣接して位置付けられる、
請求項１４に記載のジオロケーションシステム。
【請求項１９】
前記ロケータモジュールは、変形されたＴＤＯＡ関数及び変形されたＦＤＯＡ関数を、前記信号検出器の夫々で受信された信号に適用することによって、前記信号放出源のポジションを決定するよう更に構成され、
ＴＤＯＡ関数及びＦＤＯＡ関数は、前記屈曲関係を定義する前記データ及び前記慣性計測データを用いて変形される、
請求項１４に記載のジオロケーションシステム。
【国際調査報告】
2019509481.tif 000014
2019509481.tif 000015